工程熱力學(xué)第四章整理知識(shí)點(diǎn)第三版

1、工程熱力學(xué) 第三版沈維道 蔣智敏 童鈞耕 合編 第 四 章 理 想 氣 體 的 熱 力 過(guò) 程定容過(guò)程的熵變量可簡(jiǎn)化為可見(jiàn)定值比熱容時(shí)定容過(guò)程在 T - s圖上是一條對(duì)數(shù)曲線。由于比體積不變,d v = 0,定容過(guò)程的過(guò)程功為零,過(guò)程熱量可根據(jù)熱力學(xué)第一定律第一解析式得出:定容過(guò)程中工質(zhì)不輸出膨脹功, 加給工質(zhì)的熱量未轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能, 而全部用于增加工質(zhì)的熱力學(xué)能, 因而溫度升高, 在 T - s 圖上定容吸熱過(guò)程線1 - 2指向右上方,是吸熱升溫增壓過(guò)程。反之, 定容放熱過(guò)程中熱力學(xué)能的減小量等于放熱量, 溫度必然降低, 定容放熱過(guò)程線 1 - 2 指向左下方, 是放熱降溫減壓過(guò)程。上述結(jié)論直

2、接由熱力學(xué)第一定律推得,故不限于理想氣體, 對(duì)任何工質(zhì)都適用。在 p - v 圖上定壓過(guò)程線為一水平直線。定壓過(guò)程的熵變量可簡(jiǎn)化為因而定值比熱容時(shí)定壓過(guò)程在 T - s 圖上也是一條對(duì)數(shù)曲線。但定壓線較定容線更為平坦些,這一結(jié)論可由如下分析得出。和分別是定容線和定壓線在 T - s 圖上的斜率。對(duì)于任何一種氣體, 同一溫度下總是 c p c V ，即定壓線斜率小于定容線斜率,故同一點(diǎn)的定壓線較定容線平坦。理想氣體的氣體常數(shù) R g 數(shù)值上等于 1 kg 氣體在定壓過(guò)程中溫度升高1 K所作的膨脹功, 單位為 J /(kg K).過(guò)程熱量可根據(jù)熱力學(xué)第一定律第一解析式得出:即任何工質(zhì)在定壓過(guò)程中吸

3、入的熱量等于焓增, 或放出的熱量等于焓降。定壓過(guò)程的熱量或焓差還可借助于比定壓熱容計(jì)算,即定壓過(guò)程的技術(shù)功理想氣體定溫穩(wěn)定流經(jīng)開(kāi)口系時(shí)技術(shù)功 w t 與過(guò)程熱量 q T 相同, 由于這時(shí) p 2 v 2 = p 1 v 1 ,流動(dòng)功( p 2 v 2 - p 1 v 1 )為零, 吸熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)功。絕熱過(guò)程是狀態(tài)變化的任何一微元過(guò)程中系統(tǒng)與外界都不交換熱量的過(guò)程,即過(guò)程中每一時(shí)刻均有q = 0.當(dāng)然,全部過(guò)程與外界交換的熱量也為零, 即q = 0根據(jù)熵的定義, 可逆絕熱時(shí)q rev = 0, 故有 ds= 0, s = 定值?？赡娼^熱過(guò)程又稱為定熵過(guò)程。對(duì)理想氣體,可逆過(guò)程的熱力學(xué)第一定

4、律解析式的兩種形式為因絕熱q = 0, 將兩式分別移項(xiàng)后相除,得當(dāng)初、 終態(tài)溫度變化范圍在室溫到 600 K 之間時(shí), 將比熱容比或定熵指數(shù)作為定值應(yīng)用上述各式的誤差不大。若溫度變化幅度較大,為減少計(jì)算誤差, 建議用平均定熵指數(shù) av 來(lái)代替絕熱過(guò)程體系與外界不交換熱量, q = 0。代入閉口系熱力學(xué)第一定律解析式 q=u + w,得過(guò)程功為w = - u = u 1 - u 2 該式表明:絕熱過(guò)程中工質(zhì)與外界無(wú)熱量交換, 過(guò)程功只來(lái)自工質(zhì)本身的能量轉(zhuǎn)換。絕熱膨脹時(shí), 膨脹功等于工質(zhì)的熱力學(xué)能降; 絕熱壓縮時(shí), 消耗的壓縮功等于工質(zhì)的熱力學(xué)能增量。對(duì)于可逆的絕熱過(guò)程,還可導(dǎo)得(1-)(1-)由

5、穩(wěn)流開(kāi)口系的熱力學(xué)第一定律解析式 q=h + w t , 可得絕熱過(guò)程的技術(shù)功為w t = - h = h 1 - h 2 該式表明:工質(zhì)在絕熱過(guò)程中所作的技術(shù)功等于焓降。該式直接由能量守恒式導(dǎo)出,故對(duì)理想氣體和實(shí)際氣體、 可逆的和不可逆的絕熱過(guò)程普遍適用。對(duì)于理想氣體,當(dāng)按定值比熱容計(jì)算時(shí) w t 可近似為對(duì)于可逆的絕熱過(guò)程,還可導(dǎo)出（1-）（1-）技術(shù)功是過(guò)程功的 倍, 即w t = w因理想氣體 c p = f( T) , 故比值 p 2 p 1 也僅僅是溫度 T 1 、 T 2 的函數(shù)。若選定一參照溫度 T 0 ,并注意到也可寫作定熵過(guò)程中氣體的比體積比等于相對(duì)比體積比。 v r 也僅僅是溫度的函數(shù)。理想氣體的多變過(guò)程中,初、 終態(tài)參數(shù)間關(guān)系可根據(jù)過(guò)程方程及狀態(tài)方程式 pv = R g T 得出:對(duì)于穩(wěn)流開(kāi)口系,其技術(shù)功理想氣體定值比熱容時(shí)多變過(guò)程的熱力學(xué)能變量仍為 u = c V ( T 2 - T 1 )。在求得 w 和u 后, 過(guò)程熱量可直接由熱力學(xué)第一定律確定:根據(jù)比熱容的定義, 熱量為比熱容乘以溫差, 即 q = c n ( T 2 - T 1 ) ,1 n 0, 因而 w /q 的比值取決于 n 小于還是大于 。2 . n 的多變過(guò)程習(xí)慣上, 以為氣體吸熱則溫度升高, 放熱則溫度降低。其實(shí)不然, 只是那些c n 0 的